VOCs廢氣處理技術的(de)幾大方(fāng)法
來源:久久国产av環保 發布時間:2021-01-25
1、熱破壞法
熱(rè)破壞法(fǎ)是指直接和輔助燃燒有機氣體,也就是VOCs,或利用合適的(de)催化劑加快VOCs的化學反應,*終達到降低有機物濃度,使其不再具(jù)有危害性(xìng)的一種處理方法。
熱破壞法對於濃度較低的有機(jī)廢氣處理(lǐ)效果比較好,因此,在(zài)處理(lǐ)低濃度廢氣中得(dé)到了廣泛應用。這(zhè)種方法主要分為兩種,即直接火焰燃燒和催(cuī)化燃燒。直接火焰燃燒對有機廢氣的熱處理效率相對較高,一般情況下可達到99%。而催化燃燒指的是在催化床層的作用(yòng)下,加快有機廢氣(qì)的化學反應速度。這種方(fāng)法比直接燃燒用時(shí)更少,是高(gāo)濃度、小流量有機廢氣淨化(huà)的*選技術。
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2、吸附法
有機廢氣(qì)中的吸附法主要適用於低濃度、高通量有機廢氣。現(xiàn)階段,這種有機廢氣的處理方法已經相當成熟,能量消耗比(bǐ)較小,但是處(chù)理效率卻非常高(gāo),而且可以徹(chè)底淨化有害有機廢氣。實踐證(zhèng)明,這種處理(lǐ)方法(fǎ)值得推廣應用。
但是這種方法也存在一定缺陷,它需要的設備體積(jī)比較(jiào)龐大,而且工藝流程比較複雜;如果廢氣中有大量雜質,則容易導致工作人員中毒。所以,使用此(cǐ)方法處理廢氣的關鍵在(zài)於吸附(fù)劑。當前,采用吸附法處理有機廢氣,多使用活性炭,主要是因為活性炭細孔結(jié)構比較好,吸(xī)附(fù)性比(bǐ)較強。
此外,經(jīng)過氧化鐵或臭氧處理,活性炭的吸附性能將會更(gèng)好,有機(jī)廢氣的(de)處理將會更加安全和有效。
3、生(shēng)物處(chù)理法
從處理的基(jī)本原理上講,采用生物處理方法處理有機廢氣,是使用微生物的生理(lǐ)過程(chéng)把有機廢氣(qì)中的有害物質轉化為簡單的無機(jī)物,比如CO2、H2O和其它簡單無機物等(děng)。這是一(yī)種無(wú)害的有機廢氣處理方式。
一般情況下,一個完整的生物處(chù)理(lǐ)有機廢氣過程包括3個基本步驟:
有機廢氣中的有(yǒu)機汙染物(wù)*先與水接(jiē)觸,在水中可以迅速溶解;
在液膜中溶解的有(yǒu)機物,在液態濃度低的情況下(xià),可以逐步(bù)擴散到生(shēng)物膜中,進而被附著(zhe)在(zài)生物膜上的微生物吸收;
被微生物吸收的有機廢氣,在其自身生理代謝過程(chéng)中,將會被降解,*終轉化為對環境(jìng)沒有損害的化合物質。
4、變壓吸附分(fèn)離(lí)與(yǔ)淨化技術
變壓(yā)吸附分離(lí)與淨化(huà)技(jì)術是利用氣體組分可吸附在固(gù)體材料上的特(tè)性,在有機廢氣與分離淨化裝(zhuāng)置中,氣體的壓力會出現一定的變化,通過這種壓力變化來處理有機(jī)廢氣(qì)[6]。
PSA 技(jì)術主要(yào)應用的是物理法,通過物理法來實現有機廢氣的淨化,使用材料主要是沸(fèi)石分子篩。沸石分子篩,在(zài)吸附選擇性和吸(xī)附量兩方麵有一定優勢。在(zài)一定溫度和壓力下,這種沸(fèi)石分子篩可以吸附有機廢氣中的有機成分,然(rán)後把(bǎ)剩餘氣體輸送到下個環節中。在吸附有機廢氣後,通過一定工序將(jiāng)其轉化,保持並提高吸附劑的再生能力,進而可讓吸附劑再次投入使用,然後重複上步驟工序,循(xún)環反(fǎn)複,直到(dào)有機廢氣得到淨化。
近年來,該技術開始在工業(yè)生產中應(yīng)用,對於氣(qì)體(tǐ)分離有良好效果。該(gāi)技術的主要優勢有:能源消耗少、成本比較低、工序操作自動化及分離淨化後混合物純度比較高、環境汙染小等。使用該技術對於回收和處理有一定價值的氣體效果良好,市場發展前景(jǐng)廣闊,成為未(wèi)來有機廢氣處理技術(shù)的發展方向。
5、氧化法
對於有毒(dú)、有害,而且不需(xū)要回收的VOC,熱氧化法是*適合的處理技術和(hé)方法。氧化法的基本原理:VOC與O2發(fā)生氧(yǎng)化反應,生成CO2和H2O,化學方程式如下:
從化學反應方程式上看,該氧化反應(yīng)和化學上的燃燒過(guò)程相類似,但其由(yóu)於VOC濃度比較低,在化學反應中不會產生肉眼可見的火(huǒ)焰。一般情況下,氧化法通(tōng)過兩種方法可確保氧化反應的順利(lì)進行(háng):a) 加(jiā)熱。使含有VOC的有機廢氣達到反(fǎn)應溫度;b) 使用催化劑(jì)。如果溫度(dù)比較低,則氧化反應可在催化劑表麵進行[7]。所以,有機廢氣處理的氧化法分為以下兩種方法:
a) 催化氧化(huà)法。現階段,催化氧化法使用的催化劑有兩種,即貴金屬催(cuī)化劑和非貴金屬催(cuī)化劑。貴金(jīn)屬催化劑主要包括Pt、Pd等,它們以細顆粒(lì)形式依附在催化劑載體上,而催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩,或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素金屬氧化物,比如MnO2,與粘合劑(jì)經過一定比例混合,然後製成的催化劑。為有(yǒu)效防(fáng)止催(cuī)化劑中毒後喪失催化活性,在處理(lǐ)前必(bì)須徹(chè)底清除可(kě)使催化劑中毒的物質,比如Pb、Zn和Hg等。如(rú)果有機廢氣中的(de)催化劑毒物(wù)、遮蓋質無法清(qīng)除,則不可使(shǐ)用這種催化氧化法處理VOC;
b) 熱氧化法。熱氧化法當前分為三種:熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三種方(fāng)法的主要區別在於熱量回收方式(shì)。這三種方法均能催化(huà)法結合,降(jiàng)低化學反應的反應溫度。
熱力燃燒式熱氧化器,一般情況下是指(zhǐ)氣體焚燒爐。這種(zhǒng)氣體焚燒爐由助燃劑、混合區和(hé)燃燒(shāo)室三部分組成。其中,助燃劑,比如天然氣、石油等,是輔助燃料,在燃燒過程中,焚燒爐內產生的熱混合區可對VOC廢氣預熱,預熱後便可為有機廢氣的處理提供足夠空間(jiān)、時(shí)間,*終實現有機廢(fèi)氣的無害化處理。
在供(gòng)氧充足條件下,氧化反應(yīng)的反應程度——VOC去(qù)除率——主要取(qǔ)決於“三T條件”:反應溫度(Temperat)、時間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯係的,在一定範圍(wéi)內,一個條件的改善可(kě)使(shǐ)另外(wài)兩個條件降低。熱力燃燒式熱氧化器的缺(quē)點在於:輔(fǔ)助燃料價格高,導致裝置操作費用比較高。
間壁式熱氧化器指的是在熱氧化裝置中,加入間壁式熱交換器(qì),進而把燃燒室排出氣體的熱量傳送給氧(yǎng)化裝置(zhì)進(jìn)口處溫度比較低的氣體,預熱完成後便可促成氧化(huà)反(fǎn)應。現階段,間壁式熱交換器的熱回收率*高可(kě)達85%,因此大幅降低了(le)輔助(zhù)燃料的消(xiāo)耗。一般(bān)情況下,間壁式熱交換器有三種形式:管式、殼式和板式。由於熱氧(yǎng)化溫度必須控製在800 ℃~1 000 ℃範圍內,因此,間壁式熱交換必須由不鏽鋼或合金材料製成。所以間壁式熱交換器的造價相當高(gāo),而這也是其缺點所在(zài)。此外,材料的熱應力也很(hěn)難(nán)消除,這是間壁式熱(rè)交換的另外一個缺點。
蓄熱式熱氧化器,簡稱為RTO,在熱(rè)氧化裝置中計入蓄熱式熱交換器,在完成VOC預熱後便可進行氧化反應。現階(jiē)段,蓄熱式熱氧化器的熱回收率已經(jīng)達到(dào)了95%,且其占用空間比較小,輔助燃料的消耗(hào)也(yě)比較少。由於當前(qián)的蓄熱材料可使用陶瓷填料,其可處理腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。
現階段,RTO裝置分為旋轉式(shì)和閥(fá)門(mén)切(qiē)換式兩種,其中,閥門切換式是*常見的一種,由2個或多個(gè)陶瓷填充床組成,通過切換閥門來達到改變氣流方向的目的。
6、液體吸收法
液體吸收法指的是通過吸收劑與有機廢氣接(jiē)觸,把有機廢氣中的有害分子轉移到吸收劑中,從而實現分離有機廢(fèi)氣的目的。這(zhè)種處理方法是一種典型的物理化學作用過程。有機廢氣(qì)轉移到吸收劑中後,采用解析方(fāng)法把吸收劑中有害分子去除掉,然後回收,實現吸收劑的重複使用和利用。
從作用原理的角度劃分,此方(fāng)法可分為化學方法和物理方法。物理方法是指利用物質之(zhī)間相溶(róng)的原理,把水看作吸收劑,把有機廢氣中(zhōng)的有害分(fèn)子去除(chú)掉(diào),但是對於不溶於水的廢氣,比(bǐ)如苯(běn),則隻能通過化學方法清除,也就是通過(guò)有機廢氣與溶劑發生化學反應,然(rán)後(hòu)予(yǔ)以去除。
7、冷凝回收法
在不同溫度下,有機物質的飽和度不同,冷凝回收法便是利用有機物這一特點來發揮作用,通過降低或提高係統壓力,把處於蒸汽(qì)環境中的有機物質通過冷凝方式提取出來。冷凝提取後,有機廢氣便可得到比較高的淨化。其缺點是操作難度比較大,在(zài)常溫下也不容易用冷卻水來完成,需要(yào)給冷凝水降溫,所(suǒ)以需要較多費用(yòng)。這種處理方法主要適用於濃度高且溫度比較低的有(yǒu)機廢(fèi)氣處理。